KR20200017779A - 외부에서 모드 전환이 가능한 배터리 팩 및 외부에서 배터리 팩의 모드 전환 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은, 복수개의 배터리 모듈, 배터리 팩의 충전 또는 방전을 제어하는 BMS(배터리 관리 시스템), 상기 BMS의 웨이크 업을 제어하는 웨이크 업 제어부, 배터리 팩의 과전류, 과전압, 저전압을 보호하는 보호 회로부 및 일단은 상기 보호 회로부와 연결되고, 타단은 배터리 팩의 (+)출력단과 연결되어 상기 BMS의 제어에 따라 배터리 팩의 출력을 제어하는 메인 FET를 포함하여 구성되고, 상기 보호 회로부는, 차단 스위치를 포함하여 구성되며, 상기 차단 스위치는, 일단은 상기 복수개의 배터리 모듈의 (+)단과 연결되고, 타단은 BMS 및 상기 메인 FET와 연결되어, 온(ON) 상태로 설정되어 있다가, 상기 BMS에서 차단 신호를 수신 받으면 오프(OFF)되어 배터리 팩의 출력을 차단할 수 있다.

Description

외부에서 모드 전환이 가능한 배터리 팩 및 외부에서 배터리 팩의 모드 전환 방법{method for switch the mode of the battery pack from outside and the battery pack from the outside}
본 발명은 외부에서 모드 전환이 가능한 배터리 팩 및 외부에서 배터리 팩의 모드 전환 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로는, 배터리 내부에 외부 장치에 의해 제어되는 스위치를 추가로 구비하여, 외부에서 모드 전환이 가능한 배터리 팩 및 외부에서 배터리 팩의 모드를 전환하는 방법에 관한 것이다.
화석연료 사용의 급격한 증가로 인하여 대체 에너지나 청정에너지의 사용에 대한 요구가 증가하고 있으며, 그 일환으로 가장 활발하게 연구되고 있는 분야가 전기화학을 이용한 발전, 축전 분야이다.
현재 이러한 전기화학적 에너지를 이용하는 전기화학 소자의 대표적인 예로 배터리를 들 수 있으며, 점점 더 그 사용 영역이 확대되고 있는 추세이다.
최근에는 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 카메라 등의 휴대용 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 배터리의 수요가 급격히 증가하고 있다.
한편, 배터리는 배터리 관리 시스템을 포함하여 구성되는데, 배터리 관리 시스템은, 배터리의 잔존 용량이 소정의 값 이하가 되는 경우에는 배터리의 방전을 차단하여 배터리를 보호 할 수 있다, 그러나 이와 같이 배터리를 보호하기 위하여 탑재한 배터리 관리 시스템은 배터리의 전력을 소비하므로 오랜 시간 배터리를 방치하면, 배터리를 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위한 종래 기술로는 별도의 전원 차단 스위치를 구비하여 배터리를 장시간 사용하지 않을 때에는 상기 전원 차단 스위치를 오프하여 배터리의 전력 소모를 방지하였다가, 배터리 사용시에 상기 전원 차단 스위치를 온 하여 배터리 관리 시스템을 다시 활성화 시키는 기술(종래기술1)이 있었다.
다시 말해 종래 기술1은, 사용자가 직접 전원 차단 스위치를 온 또는 오프 시켜주어야 하는 문제점이 있다.
한편, 최근 들어 외부 장치의 기술 발달로 인해 외부 장치에서 배터리의 전원을 제어할 수 있는 경우에는 외부 장치의 사용여부에 따라 자동으로 배터리의 전원을 차단하는 기술(종래기술2)이 있다.
그러나 사용자가 직접 전원 차단 스위치를 온 또는 오프 시켜주는 기술(종래기술1)과 외부 장치에서 배터리의 전원을 제어하는 기술(종래기술2)의 회로가 서로 달라, 배터리가 사용되는 외부 장치에 따라 배터리 설계를 달리 해야 되므로, 배터리 설계 비용이 상승하는 문제점이 있었다.
한편, 종래의 배터리 팩은, 배터리 팩이 과전류, 과전압, 저전압 중 어느 하나의 상태가 되면 즉시 배터리 팩의 출력을 차단하여 차단된 이후의 배터리 팩에 대한 모니터링이 불가능하였다.
따라서, 본 발명에서는 외부 장치에서 배터리 전원을 제어 가능 여부에 상관 없이 사용가능 한 배터리 팩을 제안한다.
또한, 본 발명에서는 배터리 팩이 과전류, 과전압, 저전압 중 어느 하나의 상태가 되더라도, 소정의 시간 동안 배터리 팩에 대한 모니터링이 가능한 배터리 팩을 제안한다.
한국공개특허공보 KR 2013-0104149 A 한국공개특허공보 KR 2018-0022162 A
본 발명은 외부 장치에서 배터리 전원을 제어 가능 여부에 상관 없이 사용가능 한 배터리 팩을 제공한다.
또한, 본 발명은 배터리 팩이 과전류, 과전압, 저전압 중 어느 하나의 상태가 되더라도, 소정의 시간 동안 배터리 팩에 대한 모니터링이 가능한 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은, 복수개의 배터리 모듈, 배터리 팩의 충전 또는 방전을 제어하는 BMS(배터리 관리 시스템), 상기 BMS의 웨이크 업을 제어하는 웨이크 업 제어부, 배터리 팩의 과전류, 과전압, 저전압을 보호하는 보호 회로부 및 일단은 상기 보호 회로부와 연결되고, 타단은 배터리 팩의 (+)출력단과 연결되는 메인 FET를 포함하여 구성되며, 상기 보호 회로부는, 차단 스위치를 포함하여 구성되며, 상기 차단 스위치는, 일단은 상기 복수개의 배터리 모듈의 (+)단과 연결되고, 타단은 BMS 및 상기 메인 FET와 연결되며, 상기 BMS에서 차단 신호를 수신 받아 배터리 팩의 출력을 차단하며, 상기 웨이크 업 제어부는, 상기 배터리 팩과 연결되는 외부 장치가 상기 BMS를 웨이크 업 신호를 생성 가능 여부에 따라 배터리 팩의 웨이크 업 여부를 제어할 수 있다.
상기 웨이크 업 제어부는, 일단은 상기 차단 스위치의 타단에 연결되고, 타단은, BMS에 연결되는 제1 스위치, 일단은 상기 차단 스위의 타단에 연결되고, 타단은 외부 장치에 연결되는 제2 스위치, 일단은 상기 차단 스위치의 일단에 연결되고, 타단은 BMS에 연결되는 제3 스위치를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 스위치는, 외부 장치에서 BMS를 웨이크 업 신호를 생성할 수 없는 경우, 온(ON) 되어 상기 보호 회로부의 타단과 BMS를 연결 시키고, 외부 장치에서 BMS를 웨이크 업 신호를 생성할 수 있는 경우, 오프(OFF) 상태일 수 있다.
상기 제2 스위치는, 외부 장치에서 BMS 웨이크 업 신호가 수신되면 온(ON) 되어, 상기 배터리 모듈과 BMS를 연결시킬 수 있다.
상기 제3 스위치는, 상기 보호 회로부에 의해 배터리 팩의 출력이 차단되는 경우, 상기 BMS의 제어를 받아 소정의 시간 동안 상기 복수개의 배터리 모듈에 대한 진단 신호를 상기 BMS로 전송한 후, 차단될 수 있다.
상기 BMS는, 상기 웨이크 업 제어부에 의해 BMS가 웨이크 업 되는 경우, 상기 메인 FET를 온 시킬 수 있다.
상기 보호 회로부는, 상기 차단 스위치에 추가적으로 제2 차단 스위치를 더 포함하여 구성되며, 상기 제2 차단 스위치의 일단은 상기 복수개의 배터리 모듈의 (-)단에 연결되고, 타단은 배터리 팩의 (-)출력단과 연결될 수 있다.
본 발명은 외부 장치에서 배터리 전원을 제어 가능 여부에 상관 없이 한 종류의 배터리 팩을, 외부 장치의 전원 공급용으로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 배터리 팩이 과전류, 과전압, 저전압 중 어느 하나의 상태가 되더라도, 소정의 시간 동안 배터리 팩에 대한 모니터링을 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 및 외부 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 실제 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 웨이크 업 방법 및 보호 방법에 대한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
1. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은 외부 장치(500)에 전원을 공급하는데 사용될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은 외부 장치에서 배터리 팩의 BMS를 웨이크 업 신호 생성이 가능한지 여부와 상관 없이 통합적으로 사용할 수 있는 배터리 팩이다.
상기 외부 장치(500)는, 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 카메라 등의 휴대용 기기를 의미한다.
이하에서는 도 1 및 도2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 때른 배터리 팩을 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은, 복수개의 배터리 모듈(10), 배터리 팩의 충전 또는 방전을 제어하는 BMS(300), 상기 BMS의 웨이크 업을 제어하는 웨이크 업 제어부(200), 배터리 팩의 과전류, 과전압, 저전압을 보호하는 보호 회로부(100) 및 일단은 상기 보호 회로부와 연결되고, 타단은 배터리 팩의 (+)출력단과 연결되는 메인 FET(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 보호 회로부(100)는, 차단 스위치(110)를 포함하여 구성되며, 상기 차단 스위치(110)는, 일단은 상기 복수개의 배터리 모듈의 (+)단과 연결되고, 타단은 BMS(300) 및 상기 메인 FET(400)와 연결되며, 상기 BMS(300)에서 차단 신호를 수신 받아 배터리 팩의 출력을 차단하며, 상기 웨이크 업 제어부(200)는, 상기 배터리 팩과 연결되는 외부 장치가 상기 BMS를 웨이크 업 신호를 생성 가능 여부에 따라 배터리 팩의 웨이크 업 회로를 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 웨이크 업 제어부(200)는, 일단은 상기 차단 스위치의 타단에 연결되고, 타단은, BMS에 연결되는 제1 스위치(210), 일단은 상기 차단 스위치의 타단에 연결되고, 타단은 외부 장치에 연결되는 제2 스위치(220), 일단은 상기 차단 스위치(110)의 일단에 연결되고, 타단은 BMS(300)에 연결되는 제3 스위치(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 스위치(210)는, 외부 장치에서 BMS(300)를 웨이크 업 신호를 생성할 수 없는 경우, 온(ON) 상태이고, 외부 장치에서 BMS(300)를 웨이크 업 신호를 생성할 수 있는 경우에는 오프(OFF) 상태이다.
다시 말해, 제1 스위치(210)는 외부 장치에서 BMS 웨이크 업 신호를 생성할 수 없으므로, 상기 배터리 팩을 구성하는 복수개의 배터리 모듈(10)과 BMS(300)가 항상 연결되도록 온 상태일 수 밖에 없다. 다만, 제1 스위치(210)는 배터리 팩을 사용하는 사용자에 의해 강제로 오프 될 수도 있다, 예를 들어 배터리를 장시간 동안 사용하지 않는 경우, 배터리 모듈과 BMS(300)가 계속 연결되어 있으면 BMS(300)에서 배터리의 전력을 소비하는 문제가 발생할 수 있으므로, 이러한 경우에는 사용자가 직접 제1 스위치를 오프하여 배터리의 소모 전력을 줄이는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 상기 제2 스위치(220)는, 외부 장치에서 BMS 웨이크 업 신호가 수신되면 ON 되어 상기 보호 회로부의 타단과 BMS(300)를 연결 시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 스위치(220)는, 외부 장치로부터 웨이크 업을 수신 받아 온 되어 배터리 모듈과 BMS(300)를 연결하여 BMS를 웨이크 업 시킬 수 있다.
한편, 상기 제2 스위치(220)가 상기 외부 장치로부터 웨이크 업 신호를 받는 동안에만 온 되어 제2 스위치 경로를 통해 BMS로 전원을 제공하는 경우에는, 상기 BMS(300)가 웨이크 업 됨과 동시에 상기 제3 스위치(230)를 온 함으로써, 상기 제2 스위치(220)가 오프 되더라도, 상기 제3 스위치(230)의 경로를 통해 계속해서 전원을 공급 받을 수 있다.
즉, 웨이크 업 되는 BMS(300)는, 웨이크 업 됨과 동시에 제3 스위치(230)를 온 시키고 상기 메인 FET를 온하여, 배터리 팩의 출력이 외부 장치에 공급되도록 할 수 있다.
한편, 상기 제1 스위치(210) 및 제2 스위치(220)는 두 스위치 모두 동시에 온 상태인 경우는 있을 수 없다. 왜냐하면, 두 스위치 모두 온 상태인 경우에는 배터리 관리 시스템이 상술한 제1,2 스위치의 기능을 정상적으로 수행할 수 없다.
예를 들어 외부 장치(500)에서 배터리의 전원을 제어할 수 있는 경우에, 제1,2 스위치(210,220)가 온 되어 있으면, 외부 장치(500)에서 제2 스위치(220)를 오프하는 경우에도 제1 스위치(210)를 통해 전원이 BMS(300)로 공급되어 배터리에서 계속적인 전류 소모가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 발생시키지 않기 위해서 제1 스위치(210)와 제2 스위치(220)가 동시에 켜지는 상황은 발생하지 않는다.
한편, 상기 제3 스위치(230)는, 상기 보호 회로부(100)에 의해 배터리 팩의 출력이 차단되는 경우, 상기 BMS(300)의 제어를 받아 소정의 시간 동안 상기 복수개의 배터리 모듈에 대한 진단 신호를 상기 BMS(300)로 전송한 후, 차단될 수 있다.
구체적으로 종래 기술은, 배터리 팩이 과전류, 과전압, 저전압 중 어느 하나의 상태가 되면, 즉시 배터리 팩의 출력을 차단하여 BMS(300) 또한 OFF 되어 배터리 팩의 출력이 차단된 이후의 배터리 팩 상태를 모니터링 할 수 없었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 제3 스위치는 배터리 팩의 전원을 차단하는 차단 스위치(110)의 일단과 연결되어 소정의 시간 동안(바람직하게는 수초 미만) 배터리 팩의 상태를 더 모니터링한 후, BMS(300)의 제어에 따라 오프 될 수 있다.
즉, 배터리 팩의 전원을 차단하는 보호 회로부(100) 앞단에 연결되는 추가 전원 라인을 구비함으로써, 보호 회로부(100)에 의해 배터리 팩의 전원이 차단되더라도, 배터리 팩의 진단 신호를 모니터링 할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은, DC/DC 컨버터를 더 포함하여 구성될 수 있다, DC/DC 컨버터는 배터리 모듈의 출력 전압을 상기 BMS에 적합한 전압으로 전환할 있으며, 상기 웨이크 업 제어부와 BMS 사이에 구비되는 것이 바람직할 수 있다.
한편 아래 표 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩에서 상기 웨이크 업 제어부의 제1,2 스위치 제어에 따른 DC/DC 컨버터의 출력을 나타낸 것이다.
DC/DC 컨버터의 출력은 BMS로 공급되어 BMS(300)를 웨이크 업 시킬 수 있다.
제1 스위치 제2 스위치 DC/DC 컨버터의 출력
0 0 0
0 1 1
1 0 1
상기 표1을 살펴보면, 제1,2 스위치(210,220) 중 어느 하나 이상의 스위치가 온 되는 경우에는 DC/DC 컨버터의 출력이 나오고, 제1,2 스위치(210,220) 모두가 오프인 경우에는 DC/DC 컨버터의 출력이 0인 것을 알 수 있다.예를 들어, 외부 장치(500)에서 웨이크 업 신호 생성이 가능한 경우에는, 상기 제1 스위치(210)는 사용자에 의해 오프(0) 상태이다. 이때 상기 제2 스위치(220)가 온 되면 제2 스위치(220) 경로를 통해 DC/DC 컨버터의 출력이 발생하여 BMS가 웨이크 업 될 수 있다.
다른 예로, 외부 장치에서 웨이크 업 신호를 생성 할 수 없는 경우에는, 상기 제2 스위치(220)는, 오프 상태로 두는 것이 바람직할 수 있다. 상기 제2 스위치(220)는 오프 상태로 두고, 상기 제1 스위치(210)를 사용자가 온하면, 제1 스위치 경로를 통해 DC/DC 컨버터의 출력이 방생하여 BMS(300)가 웨이크 업 될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은, 제1,2스위치(210,220) 중 어느 하나의 스위치만으로도 DC/DC 컨버터의 출력을 제어할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 아래 표 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩에서 상기 웨이크 업 제어부의 제1,2,3 스위치(210,220,230) 제어에 따른 DC/DC 컨버터의 출력을 나타낸 것이다.
제1 스위치 제2 스위치 제3 스위치 DC/DC 컨버터의 출력
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 1 1
한편, 상기 표 2에 제시되는 제1,2 스위치의 동작은 상술한 표1의 제1,2 스위치의 동작과 동일할 수 있으므로 생략하고 제3 스위치의 동작을 중심으로 설명한다.한편, 상기 제3 스위치는 제1 스위치 또는 제2 스위치 중 어느 하나의 스위치가 온 되어 BMS가 웨이크 업 되는 경우 BMS의 제어에 의해 온 상태로 될 수 있다. 이로 인해, 상기 제3 스위치는, 제1 스위치 또는 2 스위치가 온 되어 제1 스위치 또는 제2 스위치 경로를 통해 BMS를 웨이크 업 시킨 이후, 제1 스위치 또는 제2 스위치가 오프 되더라도, 계속해서 제3 스위치 경로를 통해 BMS로 전원을 공급할 수 있다.
예를 들어, 상기 외부 장치가 웨이크 업 신호를 생성할 수 있는 경우, 제1 스위치는 오프 상태로 되어 있고, 제2 스위치는 외부 장치의 제어를 받아 온 될 수 있다. 구체적으로, 제2 스위치는 릴레이로 구성될 수 있으며, 소정의 전류가 흐르는 경우, 릴레이가 도통되면서, 제2 스위치 경로를 통해 BMS에 전원을 공급한다. 이와 같이 BMS에 전원이 공급되면 BMS가 웨이크 업 되고, 웨이크 업 된 BMS는 메인 FET 및 제3 스위치를 온 시킬 수 있다. 한편, 이와 같이 BMS가 제3 스위치를 온 시키면, 제3 스위치 경로를 통해 BMS로 전원이 공급되므로, 제1 스위치 또는 제2 스위치의 온 오프와 상관 없이 DC/DC 컨버터에 출력이 발생한다.
한편, 제3 스위치의 일단은, 상기 차단 스위치의 일단과 연결되므로, 과전류, 과전압, 저전압 중 어느 하나 이상의 상태 신호가 BMS에서 감지되어 차단 스위치를 오프 하더라도, BMS로 전원을 공급할 수 있다. 이때 차단 스위치가 오프 되면, 상기 배터리 팩의 출력은 차단될 수 있다.
즉, 배터리의 보호회로가 동작하여 배터리 출력이 차단되는 경우에도 (제 1,2 스위치가 모두 오프 되더라도), 상기 제3 스위치가 온 되어 있으므로, DC/DC 컨버터의 출력이 발생하므로, BMS에서 지속적을 배터리 팩에 대한 모니터링(파워 홀드 기능)을 수행할 수 있다.
상기 보호 회로부(100)는, 상기 차단 스위치(110)에 추가적으로 제2 차단 스위치(120)를 더 포함하여 구성되며, 상기 제2 차단 스위치(120)의 일단은 상기 복수개의 배터리 모듈의 (-)단에 연결되고, 타단은 배터리 팩의 (-)출력단과 연결될 수 있다.
이와 같이 제2 차단 스위치를 추가로 구비하는 이유는, 하나의 차단 스위치가 고장 나서 정상적인 기능을 수행하지 못함을 대비하기 위함일 수 있다.
예를 들어 배터리 팩이 과전류, 과전압, 저전압 중 어느 하나의 상태인 경우, 배터리 팩의 출력을 차단해야지만, 배터리 팩의 손상 및 배터리 팩에 연결된 외부 장치의 손상을 방지할 수 있는데, 하나의 차단 스위치만 구비하는 경우, 하나의 차단 스위치가 고장 나면, 배터리 팩의 출력을 차단해야 됨에도 불구하고 배터리 팩의 출력을 차단하지 못해 배터리의 발화, 외부 장치의 손상 등 큰 문제를 발생시킬 수 있다, 이러한, 경우를 대비하여 추가적으로 제2 차단 스위치를 구비하는 것이다.
2. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 웨이크 업 방법 및 배터리 팩 보호 방법.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 웨이크 업 방법 및 배터리 팩 보호 방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩을 웨이크 업 시키고, 보호 상황 발생시 배터리 팩을 보호하는 방법은, 배터리 팩이 연결되는 외부 장치에서 BMS 웨이크 업 신호 생성 가능 여부를 확인하는 외부 웨이크 업 신호 생성 여부 확인 단계(S100), 상기 외부 웨이크 업 신호 생성 여부 확인 단계의 확인 결과에 따라 제1 스위치 및 제2 스위치를 제어하는 제1 스위치 및 제2 스위치 제어 단계(S200,S300), 배터리 팩의 BMS가 웨이크 업 되는 경우, 메인 FET를 온(ON) 시켜 배터리 팩의 출력을 외부 장치와 연결하는 메인 FET 연결 단계, 배터리 팩에서 과전류, 과전압, 저전압 중 어느 하나가 감지되면, 배터리 팩의 BMS에서 메인 FET를 차단하는 메인 FET 차단 단계(S400), BMS에서 상기 메인 FET 차단 단계를 수행함과 동시에 제3 스위치를 온(ON)하는 제3 스위치 온 단계(S410)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명은 배터리 팩과 연결되는 외부 장치에서 BMS 웨이크 업 신호 생성 가능 여부에 따라 제1 스위치 및 제2 스위치 제어 단계가 달라지게 된다.
구체적으로, 상기 제1 스위치 및 제2 스위치 제어 단계(S200,S300)는, 외부 장치에서 BMS 웨이크 업 신호 생성이 불가능한 경우, 제1 스위치를 온 하는 제1 스위치 온 단계를 수행하여 BMS에 전원을 제공한다(S200). 제1 스위치는 배터리 팩을 사용하는 사용자가 직접 조작하여 온 또는 오프할 수 있다.
즉, 외부 장치에서 BMS 웨이크 업 신호 생성이 불가능한 경우에는 사용자가 제1 스위치를 온(ON)하여 제1 스위치를 통해 BMS에 전원이 공급되도록 할 수 있다. 이때 제2 스위치는 오프 상태로 설정되는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 외부 장치에서 BMS 웨이크 업 신호 생성이 가능한 경우, 사용자가 제1 스위치를 오프하는 제1 스위치 오프 단계 및 외부 장치에서 제2 스위치를 제어 하는 제2 스위치 제어 단계를 수행하여, 외부 장치에서 제2 스위치로 BMS 웨이크 업 신호가 수신되면 제2 스위치는 온(ON)되어 BMS에 전원을 제공한다.(S300)
즉, 외부 장치에서 BMS 웨이크 업 신호 생성이 가능 한 경우 제1 스위치는 사용자에 의해 오프상태로 설정 되고, 제2 스위치는 외부 장치의 제어를 받아 온(ON)되어 BMS에 전원을 공급될 수 있다.
한편, 상기 제3 스위치 온 단계는, BMS에서 과전류, 과전압, 저전압 중 어느 하나의 상태가 감지되는 경우, BMS에서 차단 신호를 생성하여 배터리 팩의 출력을 차단하는 경우, BMS에서 보호 회로부를 동작 시켜 배터리의 출력을 차단함과 동시에 BMS에서 소정의 시간 동안 제3 스위치를 온(ON) 시키고, 제3 스위치 경로를 통하여 배터리 모듈에 대한 진단 신호를 BMS로 전송한 후, BMS에서 제3 스위치를 오프하여 BMS로 공급되는 전원을 차단한다.
구체적으로, 상기 제3 스위치는, 배터리 팩의 전원을 차단하는 보호 회로부 앞단에 연결되어 BMS로 전원을 공급하는 추가 전원 라인을 구비함으로써, 보호 회로부에 의해 배터리 팩의 전원이 차단되더라도, 배터리 팩의 진단 신호를 BMS에서 소정의 시간동안 추가로 모니터링 할 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 복수개의 배터리 모듈
100 : 보호 회로부
110 ; 차단 스위치
120 : 제2 차단 스위치
200 : 웨이크 업 제어부
210 : 제1 스위치
220 : 제2 스위치
230 : 제3 스위치
300 : BMS
400 : 메인 FET
500 : 외부장치

Claims (10)

  1. 복수개의 배터리 모듈;
    배터리 팩의 충전 또는 방전을 제어하는 BMS(배터리 관리 시스템);
    상기 BMS의 웨이크 업을 제어하는 웨이크 업 제어부;
    배터리 팩의 과전류, 과전압, 저전압을 보호하는 보호 회로부; 및
    일단은 상기 보호 회로부와 연결되고, 타단은 배터리 팩의 (+)출력단과 연결되어 상기 BMS의 제어에 따라 배터리 팩의 출력을 제어하는 메인 FET;
    를 포함하여 구성되는 배터리 팩에 있어서,
    상기 보호 회로부는,
    차단 스위치를 포함하여 구성되며,
    상기 차단 스위치는,
    일단은 상기 복수개의 배터리 모듈의 (+)단과 연결되고, 타단은 BMS 및 상기 메인 FET와 연결되어, 온(ON) 상태로 설정되어 있다가, 상기 BMS에서 차단 신호를 수신 받으면 오프(OFF)되어 배터리 팩의 출력을 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 웨이크 업 제어부는,
    일단은 상기 차단 스위치의 타단에 연결되고, 타단은, BMS에 연결되는 제1 스위치;
    일단은 상기 차단 스위의 타단에 연결되고, 타단은 외부 장치에 연결되는 제2 스위치;
    일단은 상기 차단 스위치의 일단에 연결되고, 타단은 BMS에 연결되는 제3 스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 스위치는,
    외부 장치에서 BMS 웨이크 업 신호를 생성할 수 없는 경우, 온(ON) 상태로 설정되어 상기 보호 회로부의 타단과 상기 BMS를 연결시켜 BMS에 전원을 제공하고,
    외부 장치에서 BMS를 웨이크 업 신호를 생성할 수 있는 경우, 오프(OFF) 상태로 설정되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 스위치는,
    외부 장치에서 BMS 웨이크 업 신호가 수신되면 온(ON) 되어, 상기 배터리 모듈과 BMS를 연결시켜, BMS에 전원을 제공하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 BMS는,
    상기 웨이크 업 제어부에 의해 BMS가 웨이크 업 되는 경우,
    상기 메인 FET 및 상기 제3 스위치를 온 시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 BMS는,
    배터리 팩에서 이상 신호가 감지되어 상기 차단 스위치를 제어하여 배터리 팩의 출력을 차단하는 경우,
    소정의 시간 동안 상기 제3 스위치의 온(ON) 상태를 유지하여 제3 스위치 경로를 통하여
    상기 복수개의 배터리 모듈에 대한 진단 신호를 수신한 후, 제3 스위치를 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호 회로부는,
    상기 차단 스위치에 추가적으로 제2 차단 스위치를 더 포함하여 구성되며,
    상기 제2 차단 스위치의 일단은 상기 복수개의 배터리 모듈의 (-)단에 연결되고, 타단은 배터리 팩의 (-)출력단과 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 배터리 팩을 웨이크 업 시키고, 보호 상황 발생시 배터리 팩을 보호하는 방법에 있어서,
    배터리 팩이 연결되는 외부 장치에서 BMS 웨이크 업 신호 생성 가능 여부를 확인하는 외부 웨이크 업 신호 생성 여부 확인 단계;
    상기 외부 웨이크 업 신호 생성 여부 확인 단계의 확인 결과에 따라 제1 스위치 및 제2 스위치를 제어하는 제1 스위치 및 제2 스위치 제어 단계;
    배터리 팩의 BMS가 웨이크 업 되는 경우, 메인 FET 및 제3 스위치를 온(ON) 시켜 BMS에 전원을 공급하고, 배터리 팩의 출력을 외부 장치와 연결하는 메인 FET 및 제3 스위치 연결 단계;
    배터리 팩에서 과전류, 과전압, 저전압 중 어느 하나가 감지되면, 배터리 팩의 BMS에서 메인 FET를 차단하는 메인 FET 차단 단계;
    BMS에서 상기 메인 FET 차단 단계를 수행한 후, 소정의 시간 이후에 제3 스위치를 오프(OFF)하는 제3 스위치 오프 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 웨이크 업 및 보호 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 제2 스위치 제어 단계는,
    외부 장치에서 BMS 웨이크 업 신호 생성이 불가능한 경우,
    제1 스위치를 온 하는 제1 스위치 온 단계;를 수행하여 BMS에 전원을 제공하고,
    외부 장치에서 BMS 웨이크 업 신호 생성이 가능한 경우,
    제1 스위치를 오프하는 제1 스위치 오프 단계; 및
    제2 스위치를 제어 하는 제2 스위치 제어 단계;
    를 수행하여,
    외부 장치에서 제2 스위치로 BMS 웨이크 업 신호가 수신되면 제2 스위치는 온(ON)되어 BMS에 전원을 제공하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 웨이크 업 방법 및 보호 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제3 스위치 오프 단계는,
    BMS에서 과전류, 과전압, 저전압 중 어느 하나의 상태가 감지되는 경우, BMS에서 차단 신호를 생성하여 배터리 팩의 출력을 차단하는 경우,
    소정의 시간 동안 제3 스위치를 온(ON) 시키고, 제3 스위치 경로를 통하여 배터리 모듈에 대한 진단 신호를 BMS로 전송한 후, 제3 스위치를 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 웨이크 업 방법 및 보호 방법.
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